DE3045603A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A GLASS FILM - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A GLASS FILMInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines GlasfilmesMethod and device for producing a glass film
Das Ziehen von Glas in Bahnform aus einem Schmelzbad ist eine der ältesten industriellen Techniken. Diesbezüglich ist es seit langem bekannt, die Ränder der gezogenen Bahn beträchtlich unter der Temperatur der Mittelabschnitte der Bahn zu halten, wobei eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bislang vorgeschlagen worden sind, um ein derartiges differentielles Kühlen der gezogenen Bahn zu ermöglichen. Alle diese bekannte Verfahren und Vorrichtungen haben sich jedoch als unwirksam erwiesen, wenn man sie beim Ziehen eines Glasfilmes einsetzte, dessen Dicke nicht über 0,0762 mm (0,003 Zoll} und normalerweise im Bereich von 0,0127 ram (0,005 Zoll) lag. Beispielsweise schlägt der Stand der Technik vor, die Ränder der gezogenen Glasbahn zu kühlen, indem kalte Luft auf diese Ränder geblasen wird. Ein solches Blasen von gekühlter Luft auf einen Glasfilm der vorgenannten Dicke würde jedoch zu einer vollständigen Zerstörung des Filmes führen. In anderen Patentschriften ist die Anordnung von Elektroden innerhalb des geschmolzenen Glaskörpers in einer Position unmittelbar zu den Punkten benachbart vorgeschlagen worden, an denen die Ränder der Glasbahn aus dem geschmolzenen Glas gezogen werden. Der gezogene Film ist jedoch so schmal, etwa 30,48 cm bis 60,96 cm (12 bis 24 Zoll} und die bei der Herstellung von dünnen Filmen aus einem Schmelzbad gezogene Glasmenge soThe drawing of glass in web form from a molten bath is one of the oldest industrial techniques. Regarding this It has long been known that the edges of the drawn web are well below the temperature of the central portions of the To keep track, a variety of methods and devices have heretofore been proposed for such to allow differential cooling of the drawn web. All of these known methods and devices however, have been found to be ineffective when used in drawing a glass film that is not over the thickness 0.0762 mm (0.003 in} and typically in the range of 0.0127 ram (0.005 in.) For example, the beats Prior art suggests cooling the edges of the drawn glass sheet by blowing cold air onto these edges. However, such blowing of cooled air onto a glass film of the aforesaid thickness would become complete Destruction of the film. In other patents the arrangement of electrodes is within the molten Vitreous body has been proposed in a position immediately adjacent to the points at which the edges of the Glass web can be drawn from the molten glass. However, the drawn film is as narrow as about 12 inches to 60.96 cm (12 to 24 inches} and the amount of glass drawn from a molten bath in making thin films like this
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gering, daß durch das Einsetzen van derartigen Elektroden kein wirksamer differentieller Heizeffekt auftritt.small that no effective differential heating effect occurs through the use of such electrodes.
Es ist daher Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ziehen von dünnen Glas— filmen vorzusehen, deren Dicke 0,0762 mm (0,003 Zoll] nicht übersteigt. .It is therefore an object of the invention to provide an improved method and apparatus for drawing thin glass. Provide films that are not 0.003 inch (0.0762 mm) thick exceeds. .
Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, das Ziehen eines dünnen Glasfilmes durch eine Öffnung zu erreichen, die von zwei beabstandeten Wänden aus einem glasresistenten, elektrisch leitenden Metall begrenzt wird, und ein differentielles Erhitzen eines derartigen Metalles über die Aufbringung von elektrischen Strömen zu bewirken, um dadurch die Endabschnitte der die Öffnung begrenzenden Wände auf einer niedrigeren Temperatur als die mittleren Abschnitte zu halten. Oa das Volumen des durch die Öffnung tretenden geschmolzenen Glases so gering ist, wird dieser Temperaturunterschied in den Öffnungswandungen unmittelbar in einen Temperaturunterschied im gezogenen Glasfilm umgewandelt, so daß dadurch die gewünschte Differenz von etwa 22,2°C (40DF) zwischen der Temperatur der mittleren Abschnitte des gezogenen Glasfilmes und der Temperatur der Randabschnitte aufrechterhalten werden kann.A specific object of the invention is to achieve the drawing of a thin glass film through an opening which is delimited by two spaced-apart walls made of a glass-resistant, electrically conductive metal, and to effect differential heating of such a metal via the application of electrical currents, thereby keeping the end portions of the walls defining the opening at a lower temperature than the central portions. Since the volume of the molten glass passing through the opening is so small, this temperature difference in the opening walls is immediately converted into a temperature difference in the drawn glass film, so that the desired difference of about 22.2 ° C (40 D F) between the temperatures the central portions of the drawn glass film and the temperature of the edge portions can be maintained.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten AusfDhrungsbeispiels der Erfindung in Verbindung Mit derOther objects and advantages of the invention will appear from the following detailed description of a preferred one AusfDhrungsbeispiels the invention in connection with the
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Zeichnung hervor. Es zeigen:Drawing. Show it:
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemSS ausgebildeten Glasfilmzieh— vorrichtung! undFIG. 1 is a schematic perspective view of a glass film drawing formed according to the invention. contraption! and
Figur 2 eine schematische elektrische Schaltung, die eine Art und Weise verdeutlicht, in der differentielle Heizströme an die Glasziehöffnung der Figur 1 angelegt werden können.Figure 2 is a schematic electrical circuit illustrating a manner in which differential Heating currents can be applied to the glass drawing opening of FIG.
In Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein länglicher Block bezeichnet, der eine schlitzähnliche Öffnung aufweist und der in einem Schmelzbad aus Glas montiert werden kann, so daß ein dünner Glasfilm in einem Oickenbereich von 0,0127 ram (0,0005 Zoll) bis zu 0,0762 mm (0,003 Zoll) durch das offene Bodenschlitzende 10a der Öffnung Ober eine rotierende Ziehrolle 20, die in Vertikalrichtung unter der schlitzähnlichen Öffnung 10a angeordnet ist, gezogen werden kann. Die Ziehrolle 20 besitzt eine herkömmliche Konstruktion und weist eine perforierte zylindrische Außenfläche 21 auf, an der der GÜLssfilm Ober einen Winkel von etwa 90° der Oberfläche durch die Aufbringung eines Vakuums anhaftet. Dieses Vakuum wird Ober einen stationären Saugkasten 22 aufgebracht, der in herkömmlicher Weise innerhalb der perforierten Ziehrolle 20 montiert ist. Nachdem der gezogene Glasfilm die Ziehrolle 20 verlassen hat, wird er zu einer geeigneten WickeltrommelIn Figure 1, the numeral 10 designates an elongated block which has a slot-like opening and which can be mounted in a molten bath of glass so that a thin film of glass in a thickness range of 0.0127 ram (0.0005 inch) up to 0.0762 mm (0.003 inches) through the open bottom slot end 10a of the opening via a rotating draw roller 20 vertically positioned below the slot-like opening 10a . The draw roller 20 is of conventional construction and has a perforated cylindrical outer surface 21 to which the GÜLssfilm adheres over an angle of about 90 ° of the surface by the application of a vacuum. This vacuum is applied via a stationary suction box 22 which is mounted within the perforated draw roller 20 in a conventional manner. After the drawn glass film leaves the draw roller 20, it becomes a suitable winding drum
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(nicht gezeigt) geführt, mit der/zu Rollen aufgewickelt wird, die zur Weiterverarbeitung dienen.(not shown), with which / is wound into rolls, which are used for further processing.
In der einfachsten Form der Erfindung kann der die Öffnung aufweisen Block 10 vollständig aus einem glasresistenten, elektrisch leitenden Metall, wie beispielsweise Platin oder einer Molybdänlegierung hergestellt sein. Eine minimale Dicke von 0,762 mm (0,030 Zoll) ist erforderlich. Eine Vielzahl von elektrischen Polklemmen TI, T2, T3, T4, T5 und T6 ist vorgesehen, um den mittleren Abschnitt und die seitlichen Randabschnitte des die Öffnung aufweisenden Blockes 10 separat an eine elektrische Energiequelle mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke anzuschließen. Die an die jeweiligen Polklemmen angelegten Spannungen bewirken, daß in den mittleren Abschnitten des die Öffnung aufweisenden Blocks 10 ein wesentlich größerer Stromfluß und somit Heizeffekt erzeugt wird, wie beispielsweise zwischen den Elektroden T2 und T4 sowie T3 und T5, als in den seitlichen Endabschnitten des Blockes 10a, beispielsweise durch die Elektroden T1 und T6.In the simplest form of the invention, the block 10 can have the opening completely made of a glass-resistant, electrically conductive metal, such as platinum or a molybdenum alloy. A minimal 0.762 mm (0.030 in) thickness is required. A variety of electrical binding posts TI, T2, T3, T4, T5 and T6 is provided around the central portion and the side edge portions of the block 10 having the opening to be connected separately to a source of electrical energy with low voltage and high amperage. The to the The voltages applied to the respective pole terminals cause the opening in the central sections of the Blocks 10 a much larger current flow and thus a heating effect is generated, for example between the electrodes T2 and T4 and T3 and T5, than in the lateral ones End portions of the block 10a, for example by the electrodes T1 and T6.
In Figur 2 ist eine elektrische Schaltung dargestellt, mit der sich in bequemer Weise die unterschiedlichen Heizströme an die verschiedenen Abschnitte des die Öffnung aufweisenden Blocks 20 anlegen lassen. Eine herkömmliche elektrische Energiequelle, beispielsweise eine Stromquelle von 440 Volt und 60 Herz, versorgt einen Transformator 15, der eineIn Figure 2, an electrical circuit is shown with which the different heating currents in a convenient manner can be applied to the various sections of the block 20 having the opening. A conventional electric Energy source, for example a power source of 440 volts and 60 Herz, supplies a transformer 15, the one
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Sekundärwicklung 15a aufweist, die eine mittlere Abgriffsstelle 15b besitzt, die zwei reduzierte Spannungen mit jeweils 115 Volt sowie eine Spannung von 230 Volt über die gesamte Sekundärwicklung 15a zur Verfügung stellt.Has secondary winding 15a, which has a middle tap point 15b, the two reduced voltages with 115 volts each and a voltage of 230 volts across the entire secondary winding 15a is available.
Desweiteren sind drei Nebentransformatoren 16a, 16b und 16c vorgesehen. Die Primärwicklung des Transformators 16b ist an die Enden der Sekundärwicklung 15a angeschlossen, und der Ausgang des Transformators 16b besitzt eine Seite, die an die Elektroden T2 und T3 angeschlossen ist, und eine andere Seite, die an die Elektroden T4 und T5 angeschlossen ist. Der Sekundärtransformator 16a wird von einer Hälfte der Sekundärwicklung 15a über einen variablen Autotransforraator 17a versorgt. Der Ausgang des Sekundärtransformators 16a besitzt eine Seite, die an die Elektroden T2 und T3 angeschlossen ist, und eine andere Seite, die an die Endelektrode T1 des Öffnungsblockes angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist der dritte Sekundärtransformator 16c an die andere Hälfte der Sekundär-wicklung 15a über einen variablen Autotrans-4 formator 17c angeschlossen, und die Ausgangswicklung des Sekundärtransformators 16c besitzt eine Seite, die an die Elektroden T4 und T5 angeschlossen ist, und eine anders Seite, die an die Endelektrode des Öffnungsblockes T6 angeschlossen ist.Furthermore, three auxiliary transformers 16a, 16b and 16c are provided. The primary winding of transformer 16b is connected to the ends of secondary winding 15a, and the output of transformer 16b has one side connected to electrodes T2 and T3 and another side connected to electrodes T4 and T5. The secondary transformer 16a is supplied by one half of the secondary winding 15a via a variable autotransformer 17a. The output of the secondary transformer 16a has one side connected to electrodes T2 and T3 and the other side connected to the terminal electrode T1 of the orifice block. Similarly, the third secondary transformer 16c to the other half of the secondary winding 15a formator via a variable Autotransportlogistic 4 17c is connected, and the output winding of the secondary transformer 16c has a side which is connected to the electrodes T4 and T5, and a different Side connected to the end electrode of the port block T6.
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Es ist daher offensichtlich, daß die um die Endabschnitte des Öffnungsblockes 10 fließenden Strommsngen durch die durch die Endelektroden T1 und T6 fließenden Strommengen verkörpert werden. Diese Strommenge kann in bequemer Weise variiert werden, indem die Einstellung der Autotransformatoren 17a und 17c verändert wird. Eine derartige Einstellung wird durchgeführt, um zu einer Öffnungsblocktemperaturdifferenz gegenüber den mittleren Abschnitten zu gelangen, die primär durch Strom beheizt werden, der von dem Sekundartransformator 16b geliefert wird, so daß sich zwischen den seitlichen Rändern des gezogenen Glasfilmes, der sich durch den Öffnungsblock 10 erstreckt, und den mittleren Abschnitten eines derartigen Glasfilmes eine Temperaturdifferenz von etwa 22,2°C (40DF) ergibt.It is therefore apparent that the currents flowing around the end portions of the orifice block 10 are embodied by the amounts of currents flowing through the end electrodes T1 and T6. This amount of current can be conveniently varied by changing the setting of the autotransformers 17a and 17c. Such adjustment is made in order to obtain an orifice block temperature difference from the central portions which are primarily heated by current supplied from the secondary transformer 16b so that between the lateral edges of the drawn glass film extending through the orifice block 10 , and the central portions of such a glass film gives a temperature difference of about 22.2 ° C (40 D F).
Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens sowie der entsprechenden Vorrichtung wird der Glasfilm im wesentlichen mit einer
Geschwindigkeit gezogen, bei der das Volumen des hergestellten Glasfilmes dem aus der Öffnung 10a austretenden
Glasvolumen entspricht. Der Vorgang läuft auf dieser
Basis kontinuierlich ab, und die relativ breite Bahn im Bereich von 30,5 - 61,0 cm (12 - 25 Zoll), was normalerweise
bis zu 90 °/o der Länge der Öffnung 10a entspricht,
bleibt auf dieser Breite aufgrund der genau gesteuerten Temperatur der seitlichen Ränder des Glasfilmes. Für ein
Natron-Kalk-Glas beträgt die bevorzugte Randviskosität etwa
log 4,2, wenn die Viskosität des mittleren Abschnittes desWith the aid of the method described and the corresponding device, the glass film is drawn essentially at a speed at which the volume of the glass film produced corresponds to the volume of glass emerging from the opening 10a. The process runs on this
Base continuously decreases and the relatively wide web in the range of 30.5-61.0 cm (12-25 inches), which is normally up to 90 ° / o the length of the opening 10a, remains at that width because of the precisely controlled Temperature of the lateral edges of the glass film. For a soda-lime glass, the preferred edge viscosity is about log 4.2 when the viscosity of the middle portion of the
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Glasfilraes etwa bei log 4 liegt. Dies entspricht einer Temperaturdifferenz von etwa 22,2°C (40°F). Mit dieser Temperaturdifferenz können die Filmränder den Oberflächenspannungskräften widerstehen, so daß ein breiter dünner Glasfilm hergestellt werden kann. Der Randquerschnitt des Filmes ist dabei im wesentlichen mit den restlichen Glasbandquerschnitten identisch und wird nur am äußersten Bandrand etwas dünner. Somit müssen die Ränder vor dem Gebrauch nicht zugerichtet werden.Glasfilraes is about log 4. This corresponds to a Temperature difference of about 22.2 ° C (40 ° F). With this Temperature difference, the film edges can withstand the surface tension forces, so that a wider thinner Glass film can be produced. The edge cross-section of the film is essentially the same as the remaining glass ribbon cross-sections identical and only becomes a little thinner at the outermost edge of the tape. Thus, the edges do not have to be used before use be trimmed.
Bei einem typischen Fall wird die gewünschte Öffnungstemperaturdifferenz durch Verwendung eines Wechselstromes von etwa 2550 Ampere erreicht, der mit einem Potential von 2 Volt angelegt wird. Dadurch wird etwa eine Gesamtenergie von 5 KVA an den Öffnungsblock 10 angelegt. Durch die Anordnung der beiden variablen Autotransformataren 17a und 17c kann nicht nur die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen den seitlichen Rändern des gezogenen Glasfilmes aufrechterhalten werden, sondern dadurch kann auch der eine oder andere Rand des Glasfilmes stärker erhitzt werden als das gegenüberliegende Ende, um damit einseitige Heiz— oder Kühlbedingungen, die auftreten können, auszugleichen. Wenn einmal die unterschiedlichen Öffnungstemperaturen und somit die unterschiedlichen Glasfilmtemperatureπ erreicht worden sind, bleiben sie unbegrenzt lange in dem gewünschten Zustand, so daß somit ein wirksames und zuverlässiges Verfahren zur Glasfilra— herstellung gewonnen wird·In a typical case, the desired opening temperature difference will be achieved by using an alternating current of about 2550 amperes, which has a potential of 2 volts is created. As a result, a total energy of approximately 5 KVA is applied to the orifice block 10. By the arrangement of the two variable Autotransformataren 17a and 17c can not only achieve the desired temperature difference between the lateral edges of the drawn glass film can be maintained, but also one or the other edge of the glass film are heated more strongly than the opposite end, in order to avoid unilateral heating or cooling conditions can occur to compensate. If once the different opening temperatures and thus the different Glasfilmtemperatureπ have been reached, they remain indefinitely in the desired condition, so that an effective and reliable method for glass filra- production is won
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Obwohl die Vorrichtung schematisch so dargestellt worden ist, dafl sie einen einstückigen Öffnungsblock aufweist, ist dem Fachmann klar, daß auch ein Block aus mehreren Stücken eines feuerfesten Materials Verwendung finden kann, bei den nur die Glaskontaktflächen der Öffnung von einer dünnen Bahn oder einem dünnen Überzug aus Platin oder einem ähnlichen glasresistenten, elektrisch leitenden Materiel gebildet werden. Beipielsweise kann die in der US-PS 3 473 911 beschriebene einstellbare Öffnungskonstruktion vorteilhafterweise eingesetzt werden. Die die Öffnung begrenzenden Flächen der in dieser Patentschrift beschriebenen einstellbaren Offnungskonstruktian können entweder mit einem Überzug oder einer anstoßenden dünnen Platte aus Platin oder einem ähnlichen glasresistenten, elektrisch leitenden Metall versehen sein. Der metallische Überzug sollte eine Minimaldicke im Bereich von 0,508 mm (0,020 Zoll) aufweisen, um ausreichend Metall zur Leitung des Heizstromes zur Verfugung zu stellen· Getrennte elektrische Anschüsse können vorgesehen sein, um einen gesteuerten elektrischen StromfluB durch die Mittelabschnitte und die beiden seitlichen Endabschnitte des Metalls vorzusehen, das die glasemittierende Öffnung begrenzt.Although the device has been shown schematically as having an integral orifice block, that is It will be understood by those skilled in the art that a block of several pieces of refractory material can also be used in the only the glass contact surfaces of the opening by a thin sheet or a thin coating of platinum or a Similar glass-resistant, electrically conductive materiel can be formed. For example, the US Pat. No. 3,473,911 adjustable opening construction described can be used advantageously. The surfaces delimiting the opening the adjustable opening construction described in this patent can be either with a coating or with an adjoining thin plate made of platinum or a similar glass-resistant, electrically conductive metal be provided. The metallic coating should have a minimum thickness in the range of 0.508 mm (0.020 inches) Provide sufficient metal to conduct the heating current · Separate electrical connections can be provided be to a controlled flow of electrical current through the central portions and the two lateral end portions of the metal to provide the glass-emitting aperture limited.
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